封面:GPS、北斗我们都知道,X射线脉冲星导航是什么?

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封面图片:我国科学院高能物理研究所的科学家们于2017年6月15日将“洞察号”硬X射线调制望远镜(HXMT)送入太空,对黑洞、脉冲星和伽马暴进行了观测。

科学家表示,实验定位精度达到10公里,进一步验证了脉冲星自主导航的可行性,为未来在深空探测中的实际应用奠定了基础。

相关论文已于21日在学术期刊《天体物理杂志》(增刊)发表。

洞察号携带多个探测器,包括高能X射线望远镜(HE)、中能量X射线望远镜(ME)和低能X射线望远镜(LE)。

越来越多的太空探测器正在探索太阳系,“旅行者1号”和“旅行者2号”正在深入太空。由于远离地球,他们无法使用全球导航卫星系统(GNSS)。这些航天器主要依靠无线电技术,而无线电技术有许多局限性。

随着越来越多空间探测器飞向遥远的外太空,人造卫星导航系统已经无能为力,利用地面大型射电天线建立的深空测控网也逐渐“鞭长莫及”,研究航天器的自主导航技术势在必行。

“慧眼”卫星脉冲星导航实验工作负责人郑世界说:“X射线脉冲星导航利用宇宙中遥远的天体——脉冲星发出的精确的周期性脉冲信号,为太空中的航天器提供导航和授时服务。如同地面使用卫星信号进行导航一样,航天器通过观测脉冲星也可实现自主导航,即脉冲星导航。”

“慧眼”卫星首席科学家张双南介绍:“‘慧眼’对著名的蟹状星云脉冲星进行了持续约5天的观测,并将高能所研究团队提出的X射线脉冲星导航算法应用于观测数据,结果显示,其3倍标准偏差的定位精度可达到10公里。”为进一步检验该导航算法,研究团队还进行了充分的理论分析,并选取多种类型脉冲星进行模拟验证,结果显示该方法对其它导航脉冲星同样适用。

脉冲星被称作“宇宙灯塔”。这是一类高速转动的中子星,是大质量恒星在寿命晚期发生超新星爆发后留下的致密天体,其脉冲信号的长期时间稳定度很高,甚至优于地球上的原子钟,可作为宇宙中的时间基准。

“慧眼”卫星是我国第一颗X射线天文卫星,于2017年6月15日发射,携带高能、中能、低能X射线望远镜三种科学载荷和空间环境监测器,得到了关于黑洞、中子星、伽马射线暴以及引力波暴等的海量观测数据。

洞察-HXMT是我国第一颗设计寿命为四年的X射线天文卫星。

我国还在天宫二号空间实验室进行了脉冲星导航试验,并于2016年发射了一颗脉冲星导航实验卫星。

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Nell Marie McKay

Nell Marie McKay(1982–)美籍英裔歌手、词曲作家。她在百老汇的处女作是《三便士歌剧》(2006)。

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